Микрокристаллическая целлюлоза в таблетках: что такое МКЦ и зачем её добавляют

Микрокристаллическая целлюлоза, сокращённо МКЦ, — один из наиболее распространённых вспомогательных компонентов в производстве таблеток и капсул. Она помогает увеличить объём порошковой смеси, равномерно распределить активные ингредиенты и сформировать прочную таблетку стабильного размера.

В составе пищевых продуктов микрокристаллическая целлюлоза может обозначаться как E460(i). В фармацевтической документации также встречаются названия microcrystalline cellulose, cellulose microcrystalline и сокращение MCC.

В БАД «Женьшень + Элеутерококк» МКЦ указана среди вспомогательных веществ. Она не является растительным экстрактом и не определяет заявленное назначение добавки. Активными компонентами продукта выступают экстракты женьшеня и элеутерококка, а микрокристаллическая целлюлоза выполняет технологические задачи.

Что представляет собой микрокристаллическая целлюлоза

Основой МКЦ является целлюлоза — природный полимер, из которого построены клеточные стенки растений. Именно целлюлоза придаёт стеблям, древесине и растительным волокнам механическую прочность.

Молекула целлюлозы представляет собой длинную цепь из повторяющихся звеньев глюкозы. Однако человеческие пищеварительные ферменты не способны расщеплять связи, соединяющие эти звенья. Поэтому целлюлоза не ведёт себя в организме как обычный сахар, несмотря на то что структурно состоит из производных глюкозы.

В природном волокне молекулярные цепи объединяются в тонкие микрофибриллы. Одни участки расположены строго и упорядоченно, а другие имеют более рыхлую, аморфную структуру.

При изготовлении микрокристаллической целлюлозы длинные волокна очищают и частично расщепляют. Преимущественно удаляются менее упорядоченные участки, а более устойчивые кристаллические фрагменты сохраняются.

В результате получается белый или почти белый порошок, состоящий из пористых частиц очищенной, частично деполимеризованной целлюлозы.

Что означает слово «микрокристаллическая»

Название может создавать впечатление, что МКЦ состоит из отдельных острых микроскопических кристаллов. На практике её частицы имеют более сложное строение.

Термин «микрокристаллическая» указывает на наличие внутри материала небольших упорядоченных областей, в которых цепи целлюлозы расположены относительно регулярно. Эти области называют кристаллическими доменами.

Видимая частица порошка обычно представляет собой агрегат множества микрофибрилл и кристаллических участков. Она может быть значительно крупнее отдельных структурных элементов целлюлозы.

МКЦ также не следует путать с нанокристаллической целлюлозой. Наноцеллюлоза содержит структуры нанометрового масштаба и используется в других технологиях. Фармацевтическая микрокристаллическая целлюлоза представляет собой порошковый материал с частицами, размер которых обычно измеряется десятками или сотнями микрометров.

Из чего получают МКЦ

Промышленную микрокристаллическую целлюлозу чаще всего получают из очищенной древесной целлюлозы или хлопкового линта — коротких волокон, которые остаются на семенах хлопчатника после отделения основного хлопкового волокна.

В научных исследованиях МКЦ также получают из пшеничной и рисовой соломы, стеблей кукурузы, сахарного тростника, бамбука, шелухи, пальмовых отходов и других источников растительной биомассы.

Источник сырья может влиять на длину волокон, степень кристалличности, плотность, пористость и поведение порошка при прессовании. Поэтому МКЦ из разных видов растений не обязательно обладает полностью одинаковыми технологическими свойствами.

Для фармацевтического применения недостаточно просто измельчить древесину или растительное волокно. Сырьё проходит последовательную очистку от лигнина, гемицеллюлоз, смол, минеральных примесей и других природных компонентов.

Готовая фармацевтическая МКЦ значительно отличается от исходной древесной массы по чистоте, однородности и контролируемым физическим характеристикам.

Как производят микрокристаллическую целлюлозу

Производство начинается с очищенной альфа-целлюлозы. Её обрабатывают раствором кислоты при контролируемой температуре, концентрации и продолжительности процесса.

Кислота преимущественно разрушает более доступные аморфные участки целлюлозных цепей. Кристаллические области устойчивее к такой обработке и сохраняются в виде более коротких фрагментов.

После частичного гидролиза массу тщательно промывают, нейтрализуют и очищают от растворённых продуктов реакции. Затем материал обезвоживают и высушивают.

Способ сушки оказывает заметное влияние на форму частиц. Распылительная сушка может создавать более округлые и текучие агрегаты, тогда как другие методы позволяют получать более волокнистые частицы.

На заключительном этапе порошок измельчают, просеивают и разделяют по размеру. Производитель контролирует влажность, насыпную плотность, распределение частиц, степень полимеризации и способность материала образовывать таблетки.

Как появилась микрокристаллическая целлюлоза

Промышленная история МКЦ началась в середине XX века. Исследователи заметили, что при контролируемом кислотном расщеплении целлюлозы реакция постепенно замедляется и после удаления менее устойчивых участков остаётся материал с относительно постоянной длиной цепей.

В 1950-х годах Орландо Баттиста и Патриция Смит описали свойства такого частично гидролизованного материала. Позже микрокристаллическая целлюлоза была выведена на рынок под торговым названием Avicel.

Новый материал оказался особенно полезным для таблеточного производства. Он позволял получать прочные таблетки путём прямого прессования, без обязательного предварительного увлажнения и гранулирования всей смеси.

Сегодня МКЦ производится многими компаниями и представлена большим количеством марок, различающихся размером частиц, влажностью, плотностью и особенностями поверхности.

Зачем МКЦ добавляют в таблетки

Вспомогательное вещество не обязательно выполняет только одну задачу. Микрокристаллическая целлюлоза ценится именно за сочетание нескольких полезных свойств.

В таблетке МКЦ может:

• служить наполнителем;
• увеличивать объём порошковой смеси;
• помогать равномерно распределять небольшие дозы активных веществ;
• работать как сухое связующее;
• повышать механическую прочность таблетки;
• улучшать прессуемость смеси;
• поглощать часть влаги и жидких компонентов;
• создавать пористую структуру;
• способствовать проникновению воды в таблетку;
• участвовать в её распаде после приёма.

Благодаря многофункциональности МКЦ может использоваться при прямом прессовании, влажной грануляции, сухой грануляции и наполнении твёрдых капсул.

Почему без наполнителя трудно изготовить таблетку

Количество активного ингредиента может быть слишком малым для формирования таблетки удобного размера. Например, несколько десятков миллиграммов растительного экстракта образуют небольшой объём порошка, который сложно точно дозировать на быстром производственном оборудовании.

Наполнитель увеличивает массу смеси и помогает равномерно распределить активный компонент. Каждая порция, поступающая в матрицу таблеточного пресса, должна содержать сопоставимое количество всех ингредиентов.

Наполнитель также влияет на форму, прочность и внешний вид таблетки. Без подходящего вспомогательного вещества таблетка может получиться слишком маленькой, хрупкой, неоднородной или склонной к расслоению.

Как МКЦ помогает сформировать прочную таблетку

Главное технологическое преимущество микрокристаллической целлюлозы — способность хорошо уплотняться под давлением.

Когда металлические пуансоны сжимают порошковую смесь, частицы МКЦ не только сближаются, но и пластически деформируются. Они сплющиваются, изменяют форму и увеличивают площадь контакта друг с другом.

На новых поверхностях образуются многочисленные межмолекулярные взаимодействия, включая водородные связи между гидроксильными группами целлюлозы. После снятия давления эти контакты помогают таблетке сохранять форму.

Некоторые порошки ведут себя иначе: их частицы преимущественно раскалываются на более мелкие фрагменты или пружинят после снятия нагрузки. МКЦ сочетает пластическую деформацию с ограниченной упругостью, благодаря чему считается одним из наиболее эффективных сухих связующих.

Именно поэтому небольшое количество МКЦ способно заметно улучшать прочность смеси, содержащей хрупкие, плохо прессующиеся или неоднородные компоненты.

Что такое прямое прессование

Прямое прессование — способ изготовления таблеток, при котором активные и вспомогательные вещества смешивают и отправляют на таблеточный пресс без обязательной предварительной влажной грануляции.

Такой процесс может состоять всего из нескольких основных стадий: взвешивания, просеивания, смешивания, добавления смазывающего вещества и прессования.

Прямое прессование сокращает количество производственных операций, уменьшает воздействие воды и температуры, а также упрощает масштабирование выпуска.

Однако этот метод предъявляет высокие требования к порошковой смеси. Она должна хорошо перемещаться по оборудованию, равномерно заполнять матрицу и образовывать прочный компакт.

МКЦ особенно востребована в прямом прессовании, поскольку сочетает наполняющие и связывающие свойства. Но сама по себе мелкодисперсная МКЦ может обладать неидеальной текучестью, поэтому технолог выбирает подходящую марку и сочетает её с другими компонентами.

Почему МКЦ одновременно укрепляет таблетку и помогает ей распадаться

На первый взгляд эти свойства кажутся противоположными. Если МКЦ делает таблетку прочной, можно ожидать, что она будет мешать её разрушению. Однако прочность и распад зависят от разных особенностей структуры.

Частицы МКЦ образуют устойчивые связи при прессовании, но сохраняют множество микроскопических пор и каналов. После контакта с жидкостью вода втягивается в эти каналы за счёт капиллярного эффекта.

Такой механизм называют фитильным, капиллярным или wicking-механизмом. Жидкость быстро распространяется по пористой структуре и ослабляет контакты между частицами.

Микрокристаллическая целлюлоза также способна немного набухать, но её действие не следует полностью отождествлять с работой специальных супердезинтегрантов.

Супердезинтегранты, например кроскармеллоза натрия или кросповидон, специально разработаны для быстрого разрушения таблетки. МКЦ прежде всего является наполнителем и связующим, а влияние на распад считается дополнительным преимуществом.

Скорость разрушения зависит от количества МКЦ, пористости таблетки, силы прессования, присутствия смазывающих веществ и свойств остальных ингредиентов.

Почему сила прессования имеет значение

При слабом прессовании частицы недостаточно сближаются, поэтому таблетка может крошиться при упаковке, перевозке или извлечении из блистера.

При чрезмерном давлении таблетка становится слишком плотной. Количество открытых пор уменьшается, вода медленнее проникает внутрь, а распад может замедляться.

Слишком сильное сжатие также способно повышать внутреннее напряжение. После выхода из матрицы таблетка немного расширяется, что в отдельных рецептурах приводит к появлению трещин, расслоению или отделению верхней части.

Производитель подбирает давление, скорость оборудования и продолжительность контакта с пуансонами так, чтобы получить баланс между прочностью и распадом.

Почему существуют разные марки МКЦ

Название «микрокристаллическая целлюлоза» объединяет целую группу материалов. Разные марки могут соответствовать одной фармакопейной статье, но заметно различаться по поведению на производстве.

Основные отличия включают:

• средний размер частиц;
• распределение частиц по размеру;
• форму и шероховатость поверхности;
• насыпную плотность;
• пористость;
• остаточную влажность;
• степень полимеризации;
• текучесть;
• прессуемость;
• способ сушки.

Более мелкие частицы имеют большую площадь поверхности и способны образовывать прочные таблетки. Однако мелкий порошок может хуже течь и сильнее пылить.

Более крупные частицы обычно легче перемещаются по оборудованию и стабильнее заполняют матрицу пресса, но их связывающая способность в конкретной рецептуре может отличаться.

Чем отличаются MCC PH-101 и PH-102

Обозначения PH-101 и PH-102 широко используются для описания популярных технологических марок микрокристаллической целлюлозы.

PH-101 обычно имеет более мелкий размер частиц. Она хорошо прессуется и подходит для влажной грануляции и прямого прессования смесей, в которых текучесть не является главным ограничением.

PH-102 состоит из более крупных, частично агломерированных частиц. Такая структура обычно обеспечивает лучшую текучесть и удобна для высокоскоростного таблеточного оборудования.

Существуют также более мелкие, крупные, плотные и маловлажные марки. Например, материал с пониженным содержанием влаги может использоваться с ингредиентами, чувствительными к воде.

Номер марки не означает уровень качества. Он обозначает набор физических характеристик, предназначенных для определённой производственной задачи.

Как влажность влияет на МКЦ

Микрокристаллическая целлюлоза является гидрофильным материалом и способна удерживать некоторое количество воды на поверхности и внутри пор.

Небольшая влажность может повышать пластичность частиц и способствовать образованию прочных таблеток. Вода действует как молекулярный пластификатор и облегчает перемещение целлюлозных цепей при сжатии.

Однако избыток влаги способен ухудшать текучесть порошка, усиливать слипание и влиять на стабильность чувствительных ингредиентов.

Если активное вещество легко разрушается при контакте с водой, технолог может выбрать маловлажную марку МКЦ или другой наполнитель.

Условия хранения готовых таблеток также имеют значение. Открытая упаковка в помещении с высокой влажностью может изменить свойства всей рецептуры, а не только одного вспомогательного вещества.

Как смазывающие вещества влияют на МКЦ

Перед прессованием в смесь часто добавляют стеараты или другие смазывающие компоненты. Они уменьшают трение, помогают извлечь таблетку из матрицы и защищают оборудование от налипания порошка.

При слишком продолжительном смешивании мелкие частицы смазки могут покрывать поверхность МКЦ тонким гидрофобным слоем. Это уменьшает прямой контакт между целлюлозными частицами и способно ослаблять таблетку.

Гидрофобное покрытие также затрудняет проникновение воды. В результате таблетка может дольше смачиваться и медленнее распадаться.

В составе БАД «Женьшень + Элеутерококк» присутствует стеарат кальция. Производитель должен подобрать его количество и продолжительность смешивания таким образом, чтобы сохранить прочность и нормальный распад таблетки.

Почему МКЦ часто сочетают с лактозой

Микрокристаллическая целлюлоза и лактоза обладают разными, но взаимодополняющими свойствами.

МКЦ хорошо пластически деформируется и образует прочные связи. Лактоза увеличивает объём смеси, обладает определённой растворимостью и может улучшать органолептические свойства таблетки.

При прессовании частицы лактозы могут разрушаться, образуя новые поверхности, а частицы МКЦ — деформироваться и связывать смесь. Такое сочетание позволяет получить таблетку с подходящей прочностью и структурой.

После контакта с водой лактоза начинает растворяться, оставляя поры, а МКЦ втягивает жидкость по капиллярным каналам. В результате два наполнителя могут совместно влиять на распад таблетки.

В рассматриваемом продукте присутствуют оба компонента: лактоза моногидрат и микрокристаллическая целлюлоза.

Является ли МКЦ лекарственным веществом

Нет. В БАД «Женьшень + Элеутерококк» микрокристаллическая целлюлоза относится к вспомогательным компонентам.

Она помогает изготовить таблетку, но не заменяет экстракты женьшеня и элеутерококка и не должна описываться как компонент, отвечающий за поддержание тонуса.

Вспомогательное вещество может существенно влиять на качество готовой формы, даже если не определяет её основное назначение. От характеристик МКЦ зависят однородность смеси, прочность, стабильность и распад таблетки.

Что происходит с МКЦ после приёма

Микрокристаллическая целлюлоза практически не растворяется в воде. При контакте с жидкостью она смачивается и удерживает воду в своей пористой структуре, но не превращается в раствор подобно сахару или соли.

Пищеварительные ферменты человека не способны полноценно расщеплять целлюлозные цепи. Поэтому большая часть материала проходит через пищеварительный тракт без преобразования в глюкозу.

Химически МКЦ относится к целлюлозным волокнам, но количество вещества в одной таблетке обычно слишком мало, чтобы позиционировать продукт как значимый источник пищевой клетчатки.

Для получения заметного количества пищевых волокон используют овощи, фрукты, бобовые, цельнозерновые продукты или специально предназначенные продукты с указанной дозой клетчатки.

Что означает E460

Индекс E460 относится к целлюлозам, используемым в пищевой промышленности.

• E460(i) — микрокристаллическая целлюлоза.
• E460(ii) — порошкообразная целлюлоза.

Индекс E означает, что ингредиент включён в европейскую систему обозначения пищевых добавок. Он не сообщает, является вещество натуральным или синтетическим, полезным или вредным.

В случае E460 основой является природная растительная целлюлоза, которая проходит очистку и технологическую обработку.

Чем МКЦ отличается от порошкообразной целлюлозы

Оба материала получают из очищенной растительной целлюлозы, но технология и физические свойства отличаются.

Порошкообразную целлюлозу получают преимущественно механическим измельчением очищенных волокон. Она сохраняет более длинные и волокнистые частицы.

МКЦ подвергается частичному гидролизу, при котором удаляется часть аморфных участков. Её частицы обычно короче, пористее и лучше приспособлены к прессованию.

Поэтому E460(i) и E460(ii) нельзя считать полностью одинаковыми ингредиентами, несмотря на общую целлюлозную природу.

Чем МКЦ отличается от других производных целлюлозы

В составах таблеток встречаются компоненты с похожими названиями, но разными свойствами.

• Метилцеллюлоза. Химически модифицированная водорастворимая или набухающая целлюлоза, используемая как загуститель и связующее.
• Гидроксипропилметилцеллюлоза. Применяется в оболочках капсул, плёночных покрытиях и системах контролируемого высвобождения.
• Карбоксиметилцеллюлоза. Используется как загуститель, стабилизатор и основа для некоторых разрыхлителей.
• Кроскармеллоза натрия. Сшитая производная целлюлозы, специально разработанная для быстрого распада таблеток.
• Коллоидная МКЦ. Совместно обработанная смесь микрокристаллической целлюлозы и растворимого стабилизатора, применяемая преимущественно в суспензиях.

Название «целлюлоза» описывает химическое происхождение, но не означает одинаковое поведение всех этих веществ.

Сколько МКЦ содержится в продукте

В открытом составе БАД «Женьшень + Элеутерококк» точное количество микрокристаллической целлюлозы не указано.

Известно, что масса одной таблетки составляет 500 мг. В ней содержится 100 мг экстракта элеутерококка и 80 мг экстракта женьшеня. Общая масса двух активных растительных компонентов равна 180 мг.

Нельзя считать, что все оставшиеся 320 мг приходятся на МКЦ. В состав также входят лактоза моногидрат, тальк и стеарат кальция.

Точное соотношение вспомогательных веществ определяется производственной рецептурой. Порядок перечисления ингредиентов сам по себе не позволяет надёжно вычислить их массу.

Безопасность микрокристаллической целлюлозы

Микрокристаллическая целлюлоза десятилетиями применяется в пищевых продуктах, лекарственных препаратах и биологически активных добавках.

При переоценке целлюлоз E460 европейские специалисты не установили необходимости в числовом допустимом суточном потреблении для обычных областей применения.

Фармацевтическая МКЦ также включается в состав множества зарегистрированных таблеток и капсул как неактивный ингредиент.

Требования к качеству включают идентификацию вещества, чистоту, влажность, кислотность, содержание водорастворимых веществ и микробиологические показатели.

Подходит ли МКЦ веганам

Микрокристаллическую целлюлозу получают из растительного сырья, чаще всего древесины или хлопка. Само вещество не является ингредиентом животного происхождения.

Однако соответствие всего продукта веганским требованиям зависит от остальных компонентов, оболочки капсулы, технологических материалов и производственной сертификации.

Наличие МКЦ в составе не означает автоматически, что вся добавка является веганской.

Содержит ли МКЦ глютен

Чистая микрокристаллическая целлюлоза химически не является глютеном. Даже если исследовательская МКЦ получена из растительных отходов злаков, белковые компоненты удаляются во время очистки.

Для людей, которым необходим строго контролируемый безглютеновый продукт, значение имеет не только природа МКЦ, но и подтверждение производителя, контроль сырья и отсутствие перекрёстного загрязнения на производстве.

Распространённые мифы о микрокристаллической целлюлозе

Миф 1. МКЦ — это обычные древесные опилки

Нет. Исходным материалом может служить древесная целлюлоза, но она проходит многоступенчатую очистку, частичный гидролиз, промывание, сушку и стандартизацию.

Миф 2. Слово «микрокристаллическая» означает наличие острых кристаллов

Название относится к упорядоченным областям внутри целлюлозного материала. Частицы фармацевтического порошка представляют собой пористые агрегаты микрофибрилл.

Миф 3. МКЦ растворяется и превращается в сахар

Человеческие пищеварительные ферменты не способны расщепить характерные связи в целлюлозной цепи до глюкозы.

Миф 4. МКЦ используется для тонизирующего действия

В рассматриваемой добавке она выполняет технологическую функцию. За основной состав продукта отвечают экстракты женьшеня и элеутерококка.

Миф 5. Чем больше МКЦ, тем быстрее распадается таблетка

Распад зависит от всей рецептуры, пористости, давления прессования, количества смазки и присутствия специальных разрыхлителей.

Миф 6. Все марки МКЦ одинаковы

Они могут различаться по размеру частиц, влажности, плотности, текучести и прессуемости, оставаясь при этом микрокристаллической целлюлозой.

Миф 7. Наличие индекса E означает искусственное происхождение

E460 представляет собой очищенную и технологически обработанную растительную целлюлозу. Индекс является классификационным обозначением.

Связанный товар: Женьшень + Элеутерококк Биотерра 500 мг №30.